(57)【要約】【課題】氷の温度管理が容易で且つ冷却管の設置間隔に関わらずアイスリンクの均一な冷却が可能であるアイスリンクの冷却設備を提供する。【解決手段】アイスリンク１０の底部に複数の冷却管１１を有する冷却管群１が配設され、該冷却管群１にＣＯ２ブラインを通流させてアイスリンク１０を冷却するアイスリンクの冷却設備１００において、冷却管１１の上面に平板状熱伝導体を有するとともに、冷却管１に接続されＣＯ２ブラインが循環するＣＯ２循環回路３と、アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍サイクルと、ＣＯ２ブラインとアンモニア冷媒とを熱交換し、アンモニア冷媒によりＣＯ２ブラインを冷却して再液化するカスケードコンデンサ２１１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイスリンクの底部に複数の冷却管を有する冷却管群が配設され、該冷却管群にＣＯ２ブラインを通流させて前記アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却設備において、
前記冷却管の上面に平板状熱伝導体を有するとともに、
前記冷却管に接続され前記ＣＯ２ブラインが循環するＣＯ２循環回路と、
アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍サイクルと、
前記ＣＯ２ブラインと前記アンモニア冷媒とを熱交換し、前記アンモニア冷媒により前記ＣＯ２ブラインを冷却して再液化するカスケードコンデンサとを有することを特徴とするアイスリンクの冷却設備。
【請求項２】
前記アンモニア冷凍サイクルは、
前記アイスリンクの製氷用の主冷凍機と、
前記主冷凍機と並列に接続されるＣＯ２ブライン圧力上昇防止用の補助冷凍機とを含むことを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項３】
外気を利用して前記ＣＯ２ブラインを冷却する空冷式ＣＯ２再液化器を有することを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項４】
前記アンモニア冷凍サイクルを含む第１の再液化ラインと、前記空冷式ＣＯ２再液化器を含む第２の再液化ラインとが前記ＣＯ２循環回路に並列に接続されており、
前記第１の再液化ラインと前記第２の再液化ラインとを選択的に切り替える三方弁を備えることを特徴とする請求項３に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項５】
前記三方弁の切り替え制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、外気温度が予め設定された第１の温度しきい値以下である場合に前記ＣＯ２ブラインが前記第２の再液化ラインを循環するように前記三方弁を制御し、外気温度が前記第１の温度しきい値以上に設定された第２の温度しきい値を超えた場合に、前記ＣＯ２ブラインが前記第１の再液化ラインを循環するように前記三方弁を制御することを特徴とする請求項４に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項６】
前記平板状熱伝導体が前記冷却管とは別部材で構成され、
前記平板状熱伝導体は、前記冷却管群の上面に接触した状態で配置されているとともに複数の孔部を有していることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項７】
前記平板状熱伝導体がパンチングメタルであることを特徴とする請求項６に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項８】
前記平板状熱伝導体の孔部より大なる隙間を有し、前記平板状熱伝導体を挟んで前記冷却管に結束され、前記熱伝導体の上方から該熱伝導体を前記冷却管に向けて押圧する押さえ板を備えることを特徴とする請求項６に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項９】
前記平板状熱伝導体が前記冷却管の上側管壁で構成され、
前記冷却管は、前記上側管壁が平板状の扁平形状に形成され、前記ＣＯ２ブラインが通流する複数の微小冷媒流路が設けられたマイクロチャンネル構造を有していることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項１０】
複数の前記冷却管が接続されるサブヘッダと、複数の前記サブヘッダが接続されるメインヘッダとを有し、
前記冷却管は、前記サブヘッダと前記メインヘッダとを介して前記ＣＯ２循環回路に接続されていることを特徴とする請求項９に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項１１】
前記アイスリンクの少なくとも外周に、上方に向けて冷却空気を噴出してエアカーテンを形成する送気ダクトを設けたことを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い面積の被冷却エリアを擁するアイスリンクの冷却に用いられるアイスリンクの冷却設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アイススケートなどに利用されるアイスリンクには、リンク形成時の製氷又は氷温調整に用いられる冷却設備が併設されている。アイスリンクの冷却設備は、特許文献１（特開平０９−３０３９２０号公報）等に開示されるように、アイスリンクの基盤となる床部に複数の冷却管を敷設し、この冷却管にブラインクーラ等の冷凍装置で冷却したブラインを循環させてアイスリンク内を冷却し、製氷又は氷温調整を行うようになっている。【０００３】
アイスリンクは広い面積の被冷却エリアを擁するため、アイスリンクの氷結状態を維持するには多数の冷却管を互いに近接して配置し、冷凍装置を常時駆動させ冷却管にブラインを循環させる必要があった。
そこで、特許文献２（特開昭６２−１９６６８号公報）には、隣り合う冷却管同士の間に、内部に蓄冷剤が収容された保冷具なるパイプを配設して、蓄冷剤の潜熱を利用して氷結状態を維持するようにした構成が開示されている。これにより冷却管本数を低減でき、且つ冷却媒体の循環に伴う冷凍機の運転等のランニングコストを低減させることが可能となる。【０００４】
一般的にアイスリンクに配設される冷却管は、冷却管本数が多くなるなどの点からアイスリンクの幅方向に配設せずにアイスリンクの長さ方向に沿って１００ｍｍ間隔で配設されることが多いが、上記した特許文献２のように隣り合う冷却管同士の間に蓄冷剤を使用する場合は、冷却管の間隔を１００ｍｍ間隔以上にすることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−３０３９２０号公報
【特許文献２】特開昭６２−１９６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される冷却設備では、例えば−９℃の〜−１２℃のブラインを冷却管に送り、顕熱を利用して氷の温度を−１℃〜−５℃に保持する場合、冷却管へのブライン送り温度と還り温度の差として２℃程度の温度差が生じるため、冷却管温度を安定して保持することが難しく、アイスリンクの均一な製氷及び温度調整が困難であった。【０００７】
また、特許文献２に開示される冷却設備は、アイスリンクを氷結させた後で氷結状態を維持する場合に蓄冷剤の潜熱を利用して冷凍機の運転を長時間停止でき経済性を向上させているが、最初に氷結する場合に冷却管の周囲と蓄冷剤の周囲で潜熱の相違から氷の形成が不均一になる問題があり、また氷温調整も困難である。
さらに、冷却管の間隔を１００ｍｍ間隔以上に設定することで冷却管の本数を削減することも可能であるが、冷却管の間に蓄冷剤が収容された保冷具なるパイプを配設する必要があるため、冷却管の配設にはコストの増大が見込まれる。【０００８】
したがって本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、氷の温度管理が容易で且つ冷却管の設置間隔に関わらずアイスリンクの均一な冷却が可能であるアイスリンクの冷却設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るアイスリンクの冷却設備は、アイスリンクの底部に複数の冷却管を有する冷却管群が配設され、該冷却管群にＣＯ２ブラインを通流させて前記アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却設備において、前記冷却管の上面に平板状熱伝導体を有するとともに、前記冷却管に接続され前記ＣＯ２ブラインが循環するＣＯ２循環回路と、アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍サイクルと、前記ＣＯ２ブラインと前記アンモニア冷媒とを熱交換し、前記アンモニア冷媒により前記ＣＯ２ブラインを冷却して再液化するカスケードコンデンサとを有することを特徴とする。【００１０】
本発明によれば、冷却管内部を通流するＣＯ２ブラインの冷熱が平板状熱伝導体を介してアイスリンクに伝わる構成としたため、伝熱面積を大きくすることができ、アイスリンクに略均一に冷熱を伝えることができるようになり、冷却管の配列間隔を従来より広くすることが可能となる。さらに、平板状熱伝導体により平面状になだらかな温度分布として被冷却領域を略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。【００１１】
また、本発明では、アンモニア冷凍サイクルにより再液化したＣＯ２ブライン液を冷却管に通流し、主としてＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱で冷熱を生成するようにしており、ＣＯ２循環回路の送りラインと戻りラインとの温度差がほとんど発生しないため、冷却管群全体を均一な温度とすることが可能で、温度調整が容易となる。
さらに、アンモニア冷凍サイクルは蒸発温度を高くできるため、高効率な運転が可能となる。【００１２】
また、前記アンモニア冷凍サイクルは、前記アイスリンクの製氷用の主冷凍機と、前記主冷凍機と並列に接続されるＣＯ２ブライン圧力上昇防止用の補助冷凍機とを含むことが好ましい。
これは、アンモニア冷凍サイクルに主冷凍機のみが接続されている場合、氷温を満足していても、主冷凍機の停止中にＣＯ２循環回路でＣＯ２ブラインガスの圧力が上昇するため圧力回収のみで主冷凍機を運転することになる。よって主冷凍機の大きなモーターが回ることで無駄な電力を消費することになる。
そこで、新たに補助冷凍機を設け、この補助冷凍機によりＣＯ２ブラインガスを再液化する構成とすることで、主冷凍機の大きなモータを回さずに済むため省エネルギー化が図れる。さらに、昇圧するＣＯ２ブラインガスを補助冷凍機で回収することにより、アイスリンクの冷却管内のＣＯ２ブライン液の温度を下げることができ、結果として氷温の上昇を遅らせることが可能となり、主冷凍機の運転間隔を延ばすことができるため、さらなる省エネルギー効果が期待できる。【００１３】
また、外気を利用して前記ＣＯ２ブラインを冷却する空冷式ＣＯ２再液化器を有することが好ましい。
この空冷式ＣＯ２再液化器は、ＣＯ２ブラインを外気により冷却し且つ自然循環させる構成であるため、冷却設備のランニングコストを低減できる。さらにまた、主冷凍機と空冷式ＣＯ２再液化器とを適宜切り替えて利用することが可能であるため、動力エネルギーの高効率化が図れる。【００１４】
また、前記アンモニア冷凍サイクルを含む第１の再液化ラインと、前記空冷式ＣＯ２再液化器を含む第２の再液化ラインとが前記ＣＯ２循環回路に並列に接続されており、前記第１の再液化ラインと前記第２の再液化ラインとを選択的に切り替える三方弁を備えることが好ましく、これにより状況に応じて最も効率的な再液化手段を選択可能となる。【００１５】
さらに、前記三方弁の切り替え制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、外気温度が予め設定された第１の温度しきい値以下である場合に前記ＣＯ２ブラインが前記第２の再液化ラインを循環するように前記三方弁を制御し、外気温度が前記第１の温度しきい値以上に設定された第２の温度しきい値を超えた場合に、前記ＣＯ２ブラインが前記第１の再液化ラインを循環するように前記三方弁を制御することが好ましい。
このように、外気温度に応じて、空冷式ＣＯ２再液化器が適用可能である場合には第２の再液化ラインを利用し、空冷式ＣＯ２再液化器が適用できない場合には第１の再液化ラインを利用することによって、外気温度を最大限に利用し、動力コストを最小限に抑えることを可能とした。なお、第１の温度しきい値と第２の温度しきい値は同一であってもよい。【００１６】
また、前記平板状熱伝導体が前記冷却管とは別部材で構成され、前記平板状熱伝導体は、前記冷却管群の上面に接触した状態で配置されているとともに複数の孔部を有していることが好ましい。
このように、冷却管とは別部材で構成される平板状熱伝導体が該冷却管群の上面に接触した状態で配置されている構成としたため、アイスリンクの床部を補強することが可能となる。特に、従来は床部の補強を目的として鉄筋等を敷設する場合があったが、本発明の平板状熱伝導体を配設することによりこの鉄筋等の補強構造を省略することもできる。
さらに、冷却管群から平板状熱伝導体にＣＯ２ブラインの冷熱が熱伝達され、熱伝導体を介してアイスリンクを冷却する構成としたため、冷却管と冷却管の間に、より均一に冷熱を伝えることができるようになる。【００１７】
また、冷却管構造の施工に際して、冷却管群と平板状熱伝導体を設置後コンクリートを打設する場合に、平板状熱伝導体の上部よりコンクリートを流し込むことで孔部を通って冷却管群の隙間までコンクリートが行き渡り、施工を容易にすることが可能である。さらにまたコンクリートによる埋設時に孔部により空気抜きを行なうことができる。
さらに、前記平板状熱伝導体がパンチングメタルであることが好ましく、これにより強度を高く維持できる。【００１８】
さらにまた、前記平板状熱伝導体の孔部より大なる隙間を有し、前記平板状熱伝導体を挟んで前記冷却管に結束され、前記熱伝導体の上方から該熱伝導体を前記冷却管に向けて押圧する押さえ板を備えることが好ましい。
これにより、平板状熱伝導体と冷却管との密着性が向上し、熱伝導効率を高く維持することができるとともに、これらを結束しているため平板状熱伝導体と冷却管とを確実に固定できる。特に、コンクリートを打設する場合に、冷却管が浮いて熱伝導性が損なわれることを防止できる。【００１９】
また、前記平板状熱伝導体が前記冷却管の上側管壁で構成され、前記冷却管は、前記上側管壁が平板状の扁平形状に形成され、前記ＣＯ２ブラインが通流する複数の微小冷媒流路が設けられたマイクロチャンネル構造を有していることが好ましい。
このように、平板状熱伝導体が冷却管の上側管壁で構成され、該冷却管が扁平形状に形成されたマイクロチャンネル構造を有していることにより、熱伝導体である冷却管とＣＯ２ブラインとの伝熱面積が大きくなり、冷却効率を向上させることができる。【００２０】
さらに、複数の前記冷却管が接続されるサブヘッダと、複数の前記サブヘッダが接続されるメインヘッダとを有し、前記冷却管は、前記サブヘッダと前記メインヘッダとを介して前記ＣＯ２循環回路に接続されていることが好ましい。
本構成では、複数の冷却管を直接メインヘッダに接続せず、複数の冷却管を分割してサブヘッダに接続することにより冷却管群をユニット化している。これにより冷却管に不具合が生じた場合に、全ての冷却管の使用を停止することなく一つの冷却管ユニットを停止するのみでよいため、冷凍設備の運転を続行することができる。またこのとき、不具合が生じた冷却管ユニットのみを交換すればよいため、メンテナンスや補修作業が容易となる。【００２１】
また、一般に冷却管は溶接によりヘッダに接合されるため、メインヘッダに多数の冷却管を溶接すると溶接変形が積み重なりメインヘッダが曲がってしまう場合があるが、本構成によればメインヘッダよりも短いサブヘッダに冷却管を溶接するため溶接変形を小さく抑えることができる。さらに、サブヘッダに冷却管を接続する構成とすることにより、施工が容易となる。【００２２】
また、前記アイスリンクの少なくとも外周に、上方に向けて冷却空気を噴出してエアカーテンを形成する送気ダクトを設けることが好ましい。
アイスリンク周囲の床部からある程度の高さまで形成されるエアカーテンは観客席からの視界を妨げることないので、競技者及び観客に支障なくアイスリンク氷盤の温度を均一に維持することが可能となり、特にカーリング用アイスリンクのように囲いがないアイスリンクに好適に適用できる。
【発明の効果】
【００２３】
以上記載のように本発明によれば、冷却管内部を通流するＣＯ２ブラインの冷熱が平板状熱伝導体を介してアイスリンクに伝わる構成としたため、伝熱面積を大きくすることができ、アイスリンクに略均一に冷熱を伝えることができるようになり、冷却管の配列間隔を従来より広くすることが可能となる。さらに、平板状熱伝導体により平面状になだらかな温度分布として被冷却領域を略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。
また、本発明では、アンモニア冷凍サイクルにより再液化したＣＯ２ブライン液を冷却管に通流し、主としてＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱で冷熱を生成するようにしており、ＣＯ２循環回路の送りラインと戻りラインとの温度差がほとんど発生しないため、冷却管群全体を均一な温度とすることが可能で、温度調整が容易となる。
さらに、アンモニア冷凍サイクルは蒸発温度を高くできるため、高効率な運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアイスリンクの冷却設備の全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るアイスリンクの冷却設備の全体構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態の変形例に係るアイスリンクの冷却設備の全体構成図である。
【図４】アイスリンクの冷却管構造の第１構成例を示す図であり、（Ａ）は斜視図で、（Ｂ−１）は側断面図で、（Ｂ−２）は別の構成例を示す側断面図である。
【図５】図４に示すアイスリンクの冷却管構造の変形例を示す斜視図である。
【図６】アイスリンクの冷却管構造の第２構成例を示す斜視図である。
【図７】マイクロチャンネル構造を有する冷却管を示す断面図である。
【図８】図６に示すアイスリンクの冷却管構造の変形例を示す斜視図である。
【図９】図６に示すアイスリンクの冷却管構造の他の変形例を示す斜視図である。
【図１０】アイスリンクのヘッダ構造の第１構成例を示す図であり、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は側面図である。
【図１１】アイスリンクのヘッダ構造の第２構成例を示す図であり、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）は平断面図である。
【図１２】アイスリンクのヘッダ構造の第２構成例を示す全体図である。
【図１３】冷却管用ボビンを示す図であり、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は側面図である。
【図１４】カーリング用アイスリンクを示す図であり、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）はＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図１５】実施例１の解析モデル概観図である。
【図１６】実施例１の解析条件を示す表である。
【図１７】実施例１における各層での熱伝導率を示す表である。
【図１８】実施例１における各条件での定常状態の解析結果を示す図である。
【図１９】実施例１における各条件の凹凸の高さを示す表である。
【図２０】実施例１における各条件での非定常状態の解析結果を示す図である。
【図２１】実施例２の解析モデル概観図である。
【図２２】実施例２の解析条件を示す表である。
【図２３】実施例２における各層での熱伝導率を示す表である。
【図２４】実施例２における条件１での定常状態の解析結果を示す図である。
【図２５】実施例２における条件４での定常状態の解析結果を示す図である。
【図２６】実施例２における条件５での定常状態の解析結果を示す図である。
【図２７】実施例２における各条件の凹凸の高さを示す表である。
【図２８】実施例２における条件１での非定常状態の解析結果を示す図である。
【図２９】実施例２において端の温度が−４℃となるまでの時間を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２６】
（冷却設備の第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るアイスリンクの冷却設備の全体構成図である。
本第１実施形態に係るアイスリンクの冷却設備１００は、主に、複数の冷却管１１を含む冷却管群１と、ＣＯ２循環回路３およびアンモニア冷凍サイクルを含む冷凍装置２とを備える。なお、本実施形態に適用できるアイスリンク１０は、スケートリンク、カーリング用リンク、アイスホッケー用リンク等のアイスリンク全般である。
【００２７】
冷却管群１は、アイスリンク１０の底部（床部）に複数配設され、上面に平板状熱伝導体を有する冷却管１１を含み、冷却管１１内を冷却媒体であるＣＯ２ブライン液が通流する。該冷却管群１内を通流するＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱を利用してアイスリンク１０を冷却し、アイスリンク１０の水を氷結させて氷を形成したり、氷結した氷の温度調整を行う。この冷却管群１および平板状熱伝導体の具体的な構成は後述する。
【００２８】
冷凍装置２は、前記冷却管１１に接続され、ＣＯ２ブラインが循環するＣＯ２循環回路３と、主冷凍機２１２および補助冷凍機２２３を含み、アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍サイクルと、ＣＯ２ブラインとアンモニア冷媒とを熱交換し、アンモニア冷媒によりＣＯ２ブラインを冷却して再液化するカスケードコンデンサ２１１とを有する。
【００２９】
ＣＯ２循環回路３は、ＣＯ２受液器２０から冷却管群１にＣＯ２ブライン液を送るＣＯ２送りライン３Ａと、冷却管群１から排出されるＣＯ２ブラインの気液混合体をＣＯ２受液器２０に戻すＣＯ２戻りライン３Ｂとから構成される。さらに、ＣＯ２送りライン３Ａ上には、ＣＯ２ブライン液を圧送するＣＯ２液ポンプ２１Ｐが設けられている。
【００３０】
ＣＯ２受液器２０の下部にはＣＯ２循環回路３のＣＯ２送りライン３Ａが接続され、該ＣＯ２送りライン３Ａを介してＣＯ２受液器２０からＣＯ２ブライン液が冷却管群１に給送される。冷却管群１を通り一部ガス化され気液混合体となったＣＯ２ブラインは、ＣＯ２受液器２０の上部に接続されたＣＯ２戻りライン３Ｂを介してＣＯ２受液器２０に戻る。
また、ＣＯ２受液器２０の上部には再液化ライン２９が接続されている。ＣＯ２受液器２０からのＣＯ２ブラインガスは再液化ライン２９を通って再液化され、ＣＯ２ブライン液はＣＯ２受液器２０に戻る。
再液化ライン２９は、ＣＯ２受液器２０からのＣＯ２ブラインがカスケードコンデンサ２１１に導入され、カスケードコンデンサ２１１にてＣＯ２ブラインがアンモニア冷媒により冷却された後ＣＯ２受液器２０に戻る。
【００３１】
アンモニア冷凍サイクルは、カスケードコンデンサ２１１と凝縮器２１４との間に、主冷凍機２１２と補助冷凍機２２３とが並列に接続されており、これらが切り替えられていずれか一方の冷凍機によってアンモニア冷媒を冷却するようになっている。
具体的には、アンモニア冷凍サイクルは、カスケードコンデンサ２１１と、圧縮機である主冷凍機２１２および補助冷凍機２２３と、凝縮器２１４と、アンモニア高圧受液器２１５と、膨張弁２１６とが順に配置された閉回路を形成して構成されている。
カスケードコンデンサ２１１でＣＯ２ブラインの熱により蒸発したアンモニア冷媒ガスは主冷凍機２１２または補助冷凍機２２３で圧縮され、高温高圧のアンモニア冷媒ガスは凝縮器２１４で冷却されて凝縮し、液化したアンモニア冷媒液はアンモニア高圧受液器２１５に貯留され、アンモニア高圧受液器２１５のアンモニア冷媒液は適宜膨張弁２１６に送られてここで膨張され、低圧のアンモニア冷媒液はカスケードコンデンサ２１１に送られてＣＯ２ブラインガスの冷却に用いられる。なお、凝縮器２１４には、密閉式冷却塔２１７で冷却された温ブラインがポンプ２１８により循環するようになっている。
【００３２】
ここで、主冷凍機２１２は、主にアイスリンク１０の製氷に用いられる冷凍機であり、大負荷に対応可能な冷凍機である。なお、主冷凍機２１２は、製氷後のアイスリンク使用時初期の氷冷やし込みの際にも用いられる。
一方、補助冷凍機２２３は、主冷凍機２１２の運転停止時に作動し、主にＣＯ２ブラインの圧力上昇防止に用いられる冷凍機であり、小負荷に対応可能な冷凍機である。この補助冷凍機２２３の吐出ガスラインには、高圧圧力調整弁２２５が設けられている。
また、氷温によって主冷凍機２１２及び補助冷凍機２２３の作動と停止が切り替えられる構成を有していてもよい。この場合、常時アイスリンク１０の氷温を温度検出手段で検出しておき、アイスリンクの氷温が予め設定された切替温度しきい値以上である場合には主冷凍機２１２を作動させて補助冷凍機２２３を停止し、切替温度しきい値未満である場合には主冷凍機２１２を停止して補助冷凍機２２３を作動させる。
【００３３】
さらに、アイスリンク１０の床下地盤にはヒーティングパイプ３０が敷設されていることが好ましい。ヒーティングパイプ３０は、冷却管群１の冷熱により床下地盤が凍結して床部が隆起することを防止する（凍上防止）ために設置される。ヒーティングパイプ３０には、主冷凍機２１２の廃熱を利用して加温された温ブラインが通流するようになっている。この温ブラインは温ブラインタンク３１に貯留され、ヒーティングパイプ２０を循環する。温ブラインタンク３１内の温ブラインは、温ブライン循環ポンプ３３により温ブライン循環ライン３２を介してヒーティングパイプ３０に送られ、該循環ライン３２を介して温ブラインタンク３１に戻る。
【００３４】
次に、上記した構成を備えるアイスリンクの冷却設備１００の作用を説明する。
アイスリンク１０の製氷時、アンモニア冷凍サイクルにおいては、カスケードコンデンサ２１１でＣＯ２ブラインと熱交換して蒸発したアンモニア冷媒ガスは主冷凍機２１２で圧縮される。そして高温高圧のアンモニア冷媒ガスは凝縮器２１４で冷却されて凝縮する。凝縮により液化したアンモニア冷媒液はアンモニア高圧受液器２１５を介して膨張弁２１６に送られ、膨張弁２１６で膨張して低圧のアンモニア冷媒液となる。この低圧のアンモニア冷媒液はカスケードコンデンサ２１１に送られてＣＯ２ブラインガスの冷却に用いられる。
【００３５】
カスケードコンデンサ２１１でアンモニア冷媒により冷却され再液化したＣＯ２ブライン液は、ＣＯ２受液器２０に貯留される。ＣＯ２受液器２０の−８℃程度のＣＯ２ブライン液は、ＣＯ２液ポンプ２１ＰによりＣＯ２送りライン３Ａを通ってアイスリンク１０に配設された冷却管群１に送られる。冷却管群１に送られたＣＯ２ブライン液は、氷を冷却して、ほぼ−８℃程度の温度の一部に気体を含む液、すなわちＣＯ２ブラインの気液混合体としてＣＯ２戻りライン３Ｂを通ってＣＯ２受液器２０に戻る。
【００３６】
一方、アイスリンク製氷後の氷維持に際しては、アンモニア冷凍サイクルにおいては、アンモニア冷媒ガスは補助冷凍機２２３で圧縮される。そして、上記の製氷時と同様にアンモニア冷媒によりＣＯ２ブラインを再液化し、このＣＯ２ブラインにより冷却管群１を冷却して氷温度を維持する。
【００３７】
このように本第１実施形態によれば、冷却管群１ではＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱を利用して氷を冷却するため、ＣＯ２送りライン３Ａを通って給送されたＣＯ２ブライン液の温度と、ＣＯ２戻りライン３Ｂを通ってＣＯ２受液器２０に戻るＣＯ２ブライン気液混合体の温度にはほとんど温度差が発生せず、冷却管群１全体を均一な温度とすることが可能で、安定した温度調整が容易に行える。
さらに、アンモニア冷凍サイクルは蒸発温度を高くできるため、高効率な運転が可能となる。
【００３８】
また、アイスリンク１０の製氷時には主冷凍機２１２を運転し、製氷時以外には補助冷凍機２２３に切り替えて運転することにより、省エネルギー化が可能となる。
特に、上記したように氷温によって主冷凍機２１２及び補助冷凍機２２３の作動と停止が切り替えられる構成とすることにより、さらなる省エネルギー効果が得られる。これは、アンモニア冷凍サイクルに主冷凍機２１２のみが接続されている場合、氷温を満足していても、主冷凍機２１２の停止中にＣＯ２ブラインガスの圧力が上昇するため圧力回収のみで主冷凍機２１２を運転することになる。よって主冷凍機２１２の大きなモーターが回ることで無駄な電力を消費することになる。
【００３９】
そこで、本第１実施形態に示すように新たに補助冷凍機２２３を設け、この補助冷凍機２２３によりカスケードコンデンサ２１１を冷却し、ＣＯ２ブラインガスを再液化する構成とすることで、主冷凍機２１２の大きなモータを回さずに済むため省エネルギー化が図れる。さらに、昇圧するＣＯ２ブラインガスを補助冷凍機２２３で回収することにより、アイスリンク１０の冷却管１１内のＣＯ２ブライン液の温度を下げることができ、結果として氷温の上昇を遅らせることが可能となり、主冷凍機２１２の運転間隔を延ばすことができるため、さらなる省エネルギー効果が期待できる。
【００４０】
また、補助冷凍機２２３の吐出ガスラインに、顕熱回収用熱交換器２２４を設けることが好ましい。この熱交換器２２４は、補助冷凍機２２３の吐出ガスと氷上整備用の温水とを熱交換するものである。氷上整備用の温水は、温水タンク２２６に貯留されており、ポンプ２２７により熱交換器２２４を循環し、補助冷凍機２２３の吐出ガスの排熱を用いて加温されるようになっている。補助冷凍機２２３は運転時間が比較的長くなることから、この排熱で加温される温水は少量であっても安定して回収することが可能となる。
【００４１】
さらにまた、本第１実施形態に係る冷却設備１００は、主冷凍機２１２の油冷却器２４０から廃熱回収を行う構成を有していてもよい。
油冷却器２４０は、主冷凍機２１２に冷凍機油を循環させるものである。さらに本構成では、この油冷却器２４０にて、主冷凍機２１２から返送される高温の冷凍機油と低温の温ブラインとを熱交換して廃熱を回収する。
具体的に油冷却器２４０には、温ブライン送りライン２４４と温ブライン戻りライン２４５とを有する温ブライン循環ラインが接続されている。温ブライン送りライン２４４は、温ブラインタンク３１から油冷却器２４０に温ブラインを送るラインである。温ブライン戻りライン２４５は、油冷却器２４０から温ブラインタンク３１に温ブラインを戻すラインである。温ブラインタンク３１から温ブライン送りライン２４４を通って油冷却器２４０に導入された温ブラインは、冷凍機油の廃熱により加温された後、温ブライン戻りライン２４５を通って温ブラインタンク３１に戻される。なお、温ブラインタンク３１に貯留される温ブラインは、温ブライン循環ライン３２を介してヒーティングパイプ３０に送られ、ここで、アイスリンク１０の凍上防止に用いられる。
【００４２】
さらに、上記構成に加えて、凝縮器２１４を循環する温ブラインも主冷凍機２１２の廃熱回収に用いることができる。この場合、温ブライン送りライン２４４は、三方弁２４１を介して、密閉式冷却塔２１７から凝縮器２１４に温ブラインを返送する温ブライン戻りライン２１７ｂに接続されている。一方、温ブライン戻りライン２４５は、三方弁２４２を介して、凝縮器２１４から密閉式冷却塔２１７に温ブラインを送る温ブライン送りライン２１７ａに接続されている。三方弁２４２と温ブライン送りライン２１７ａとの間には、三方弁２４２から温ブライン送りライン２１７ａに向かう方向のみ温ブラインを流す逆止弁２４３が設けられている。この構成では、三方弁２４１、２４２を切り替えることにより、油冷却器２４０を循環する温ブラインの供給源が、温ブラインタンク３１から密閉式冷却塔２１７に切り替わることとなる。
【００４３】
一般に、主冷凍機２１２の吐出ガスからの顕熱回収には新たに熱交換器を設置する必要があるが、上記したように、主冷凍機２１２の油冷却器２４０から温水回収を行う構成とすることにより、新たに熱交換器を設置する必要がなく、三方弁を取り付けるだけで熱回収が可能となるため、コストの低減が可能である。
なお、アンモニア冷凍サイクルでは、油冷却器２４０による廃熱回収の替わりに、主冷凍機２１２の吐出ガスの顕熱を利用して温ブラインを加温する熱交換器を有していてもよい。この構成については第２実施形態で詳述する。
【００４４】
（冷却設備の第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係るアイスリンクの冷却設備の全体構成図である。なお、本第２実施形態において、上記の第１実施形態と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。
本第２実施形態に係るアイスリンクの冷却設備１００は、主に、複数の冷却管１１を含む冷却管群１と、ＣＯ２循環回路３およびアンモニア冷凍サイクルを含む冷凍装置２とを備える。
【００４５】
ＣＯ２循環回路３には、ＣＯ２受液器２０が接続されている。
ＣＯ２受液器２０の下部にはＣＯ２循環回路３のＣＯ２送りライン３Ａが接続され、該ＣＯ２送りライン３Ａを介してＣＯ２受液器２０からＣＯ２ブライン液が冷却管群１に給送される。冷却管群１を通り一部ガス化され気液混合体となったＣＯ２ブラインは、ＣＯ２受液器２０の上部に接続されたＣＯ２戻りライン３Ｂを介してＣＯ２受液器２０に戻る。
また、ＣＯ２受液器２０の上部には第１の再液化ライン２１及び第２の再液化ライン２２が並列に接続され、ＣＯ２受液器２０からＣＯ２ブラインガスがこれらの再液化ライン２１、２２を通ってそれぞれ再液化され、ＣＯ２ブライン液はＣＯ２受液器２０に戻る。
【００４６】
第１の再液化ライン２１は、主冷凍機２１２を含むアンモニア冷凍サイクルで冷却されたアンモニア冷媒によりＣＯ２ブラインを冷却するカスケードコンデンサ２１１が介装されている。
ここでアンモニア冷凍サイクルは、カスケードコンデンサ２１１と、圧縮機である主冷凍機２１２と、水冷式凝縮器２１４と、アンモニア高圧受液器２１５と、膨張弁２１６とが順に配置された閉回路を形成して構成されている。カスケードコンデンサ２１１でＣＯ２ブラインの熱により蒸発したアンモニア冷媒ガスは主冷凍機２１２で圧縮され、高温高圧のアンモニア冷媒ガスは凝縮器２１４で冷却されて凝縮し、液化したアンモニア冷媒液はアンモニア高圧受液器２１５に貯留され、アンモニア高圧受液器２１５のアンモニア冷媒液は適宜膨張弁２１６に送られてここで膨張され、低圧のアンモニア冷媒液はカスケードコンデンサ２１１に送られてＣＯ２ブラインガスの冷却に用いられる。
【００４７】
なお、水冷式凝縮器２１４には、冷却塔２１７で冷却された冷却水が冷却水ポンプ２１８により循環するようになっている。
また、アンモニア冷凍サイクルは、主冷凍機２１２の吐出ガスの顕熱を利用して温ブラインを加温する熱交換器２１３を有していることが好ましい。この熱交換器２１３については後述する。
【００４８】
第２の再液化ライン２２は、屋外に設置されており、外気を利用してＣＯ２ブラインを冷却する空冷式ＣＯ２再液化器２２１が介装されている。空冷式ＣＯ２再液化器２２１は、ＣＯ２ブラインが通流する配管を、ファンにより形成した外気の空気流にて冷却してＣＯ２ブラインを冷却、再液化する装置である。この空冷式ＣＯ２再液化器２２１はＣＯ２ブラインガスを再液化することを目的としているため、外気温度がＣＯ２ブラインガスを再液化する温度以下である場合に用いられる。好適には、外気温度が−１０℃以下であるときに用いられる。
【００４９】
上記した第１の再液化ライン２１と第２の再液化ライン２２とはＣＯ２受液器２０に並列に接続され、三方弁２４により第１の再液化ライン２１と第２の再液化ライン２２とを選択的に切り替えるように構成することが好ましい。
具体的には、第１の再液化ライン２１は、ＣＯ２受液器２０の上部に接続され、ＣＯ２ブラインガスが送給される再液化送り主ライン２３と、該主ライン２３から分岐してカスケードコンデンサ２１１に接続される再液化分岐第１ライン２１ａと、カスケードコンデンサ２１１からＣＯ２受液器２０に接続される再液化戻り第１ライン２１ｂとから構成される。一方、第２の再液化ライン２２は、前記再液化送り主ライン２３と、該主ライン２３から分岐して空冷式ＣＯ２再液化器２２１に接続される再液化分岐第２ライン２２ａと、空冷式ＣＯ２再液化器２２１からＣＯ２受液器に接続される再液化戻り第２ライン２２ｂとから構成される。
【００５０】
そして、主ライン２３と、分岐第１ライン２１ａ及び分岐第２ライン２２ａとの間に三方弁２４が介装されている。
分岐第１ライン２１ａと分岐第２ライン２２ａとの切り替えは、コントローラ２５により制御される。このとき、コントローラ２５は、温度測定手段２７で測定された外気温度が予め設定された第１の温度しきい値以下である場合に、ＣＯ２ブラインが第２の再液化ライン２２を循環するように三方弁２４を制御し、外気温度が前記第１の温度しきい値以上に設定された第２の温度しきい値を超えた場合に、ＣＯ２ブラインが第１の再液化ライン２１を循環するように三方弁２４を制御することが好ましい。なお、第１の温度しきい値と第２の温度しきい値とは同一であってもよい。さらに好ましくは、第１の温度しきい値を−１０℃以下に設定するとよく、これによりＣＯ２ブラインガスを適切に再液化することができる。
【００５１】
また、上記した構成に加えて、氷温によって主冷凍機２１２の作動と停止が切り替えられる構成を有していてもよい。この場合、常時アイスリンク１０の氷温を温度検出手段で検出しておき、アイスリンク１０の氷温が予め設定された切替温度しきい値以上である場合には主冷凍機２１２を作動させ、切替温度しきい値未満である場合には主冷凍機２１２を停止させる。これにより動力コストを抑えることができる。
【００５２】
次に、上記した構成を備えるアイスリンクの冷却設備１００の作用を説明する。なお、以下に示す温度は一例である。
温度測定手段２７で測定された外気温度はコントローラ２５に入力され、外気温度がコントローラ２５に予め設定されている第２の温度しきい値（例えば−１０℃）を超える場合は、ＣＯ２ブラインが第１の再液化ライン２１を循環するようにコントローラ２５により三方弁２４を制御する。
【００５３】
第１の再液化ライン２１に設定された冷凍装置２では、該冷凍装置２からＣＯ２液ポンプ２１Ｐにより給送された−８℃程度のＣＯ２ブライン液は、ＣＯ２送りライン３Ａを通ってアイスリンク１０に配設された冷却管群１に送られる。冷却管群１に送られたＣＯ２ブライン液は、氷を冷却して、ほぼ−８℃程度の温度の一部に気体を含む液、すなわちＣＯ２ブラインの気液混合体としてＣＯ２戻りライン３Ｂを通ってＣＯ２受液器２０に戻る。冷却管群１ではＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱を利用して氷を冷却するため、ＣＯ２送りライン３Ａを通って給送されたＣＯ２ブライン液の温度と、ＣＯ２戻りライン３Ｂを通ってＣＯ２受液器２０に戻るＣＯ２ブライン気液混合体の温度にはほとんど温度差が発生せず、氷の温度調整を安定して行なえる。
【００５４】
ＣＯ２受液器２０に戻ってきたＣＯ２ブライン気液混合体のうち、主にＣＯ２ブラインガスは再液化送り主ライン２３、再液化分岐第１ライン２１ａを通ってカスケードコンデンサ２１１に送られ、ここでアンモニア冷凍サイクルにより冷却されたアンモニア冷媒によって冷却され、再液化する。再液化したＣＯ２ブライン液は再液化戻り第１ライン２１ｂを通ってＣＯ２受液器２０に戻る。このように、ＣＯ２ブラインは第１の再液化ライン２１を循環することによって再液化される。
【００５５】
コントローラ２５に入力される外気温度が第１の温度しきい値（例えば−１０℃）以下となったら、ＣＯ２ブラインが第２の再液化ライン２２を循環するようにコントローラ２５により三方弁２４を切り替え制御する。
第２の再液化ライン２２に設定されたら、アンモニア冷凍サイクルの主冷凍機２１２を停止して、ＣＯ２受液器２０からのＣＯ２ブライン液を再液化送り主ライン２３、再液化分岐第２ライン２２ａを介して空冷式ＣＯ２再液化器２２１に送る。空冷式ＣＯ２再液化器２２１で外気により冷却され、再液化したＣＯ２ブライン液は再液化戻り第２ライン２２ｂを通って自然循環によりＣＯ２受液器２０に戻る。このように、第２の再液化ライン２２では、ＣＯ２ブラインを外気により冷却し且つ自然循環させているため、冷凍機の駆動動力やポンプ動力が不要となり、アイスリンク１０の製氷又は氷温度維持におけるランニングコストを低減できる。
【００５６】
また、本第２実施形態では、第１、第２の再液化ライン２１、２２で再液化したＣＯ２ブライン液を冷却管群１に通流し、主としてＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱で冷熱を生成するようにしており、ＣＯ２循環回路３の送りライン３Ａと戻りライン３Ｂとの温度差がほとんど発生しないため、冷却管群１全体を均一な温度とすることが可能で、温度調整が容易となる。
さらに、第１の再液化ライン２１に用いられるアンモニア冷凍サイクルは蒸発温度を高くできるため、高効率な運転が可能となる。
さらにまた、第２の再液化ライン２２に介装された空冷式ＣＯ２再液化器２２１は、自然循環によりＣＯ２ブラインを外気により冷却し且つ自然循環することによって再液化されるため、ランニングコストを低減できる。
【００５７】
また、第１の再液化ライン２１と前記第２の再液化ライン２２とを選択的に切り替える三方弁２４を備えることにより、状況に応じて最も効率的な再液化手段を選択可能となる。
さらに、外気温度に応じて、空冷式ＣＯ２再液化器２２１が適用可能である場合には第２の再液化ライン２２を利用し、空冷式ＣＯ２再液化器２２１が適用できない場合には第１の再液化ライン２１を利用することによって、外気温度を最大限に利用し、動力コストを最小限に抑えることを可能とした。
【００５８】
また、アイスリンク１０の床下地盤にはヒーティングパイプ３０が敷設されていることが好ましい。ヒーティングパイプ３０は、前記冷却管群１の冷熱により床下地盤が凍結して床部が隆起することを防止する（凍上防止）ために設置される。ヒーティングパイプ３０には、熱交換器２１３にて主冷凍機２１２の吐出ガスの顕熱を利用して加温された温ブラインが通流するようになっている。具体的には、熱交換器２１３で加温された温ブラインは温ブラインタンク３１に貯留され、温ブライン循環ポンプ３３により温ブライン循環ライン３２を介してヒーティングパイプ３０に送られ、該循環ライン３２を介して熱交換器２１３に戻り、ここで再び加温されて温ブラインは温ブラインタンク３１に貯留される。このように、ヒーティングパイプ３０の温ブラインの加温に主冷凍機２１２の吐出ガスの顕熱を利用することにより、エネルギ効率を向上させランニングコストを削減することが可能となる。
【００５９】
また、第２の再液化ライン２２に、小型のＣＯ２再液化冷凍機２８を接続してもよい。該ＣＯ２再液化冷凍機２８は補助的に用いられる冷凍機であって、アイスリンク１０の休業日またはシーズンオフのときにＣＯ２ブラインの再液化を行なう。アイスリンク１０の休業日においては、スケーターや競技者及び照明等による熱負荷がないので氷の温度を維持する負荷も小さく、アンモニア冷凍サイクルや空冷式ＣＯ２再液化器２２１を含む冷凍装置２を停止して、このＣＯ２再液化冷凍機２８及びＣＯ２液ポンプ２１Ｐを稼動するだけで氷盤を維持することができる。
シーズンオフにおいては、冷凍装置２を稼動してカスケードコンデンサ２１１で液化することによりアイスリンク１０の冷却管群１に残留するＣＯ２ブラインのほとんどをＣＯ２受液器２０に回収する。シーズンオフ中は、ＣＯ２再液化冷凍機２８のみを稼動してＣＯ２受液器２０の圧力を一定の圧力以下に保持する。
【００６０】
図３は、本発明の第２実施形態の変形例に係るアイスリンクの冷却設備の全体構成図である。この変形例では、第１の再液化ライン２１における水冷式凝縮器２１４の代替として蒸発式凝縮器２３０を用いた構成としている。
蒸発式凝縮器２３０は、アンモニア冷凍サイクルの主冷凍機２１２とアンモニア高圧受液器２１５の間に設置され、好適には屋外に設置される。
この蒸発式凝縮器２３０は、縦置きダクト２３１の上部にファン２３２が設置され、下部に形成した空気吸込口２３３より外気を取り込み、上部より排出するように構成されている。ダクト２３１内部にはアンモニア冷媒が通流する冷媒管コイル２３５が配設され、該冷媒管コイル２３５の上部には水噴霧ノズル２３４が設置されている。冷媒管コイル２３５内を通流するアンモニア冷媒は、冷却媒体である外気との間で熱交換を行い冷媒を冷却凝縮させるとともに、冷媒管コイル２３５の外側表面を水噴霧ノズル２３４から噴霧する水で濡らしこれを外気流にさらすことにより水の蒸発潜熱を利用して冷媒の冷却を促進するようにしている。
【００６１】
さらに好適には、蒸発式凝縮器２３０と空冷式ＣＯ２再液化器とを一体化した構成とするとよい。具体的には、蒸発式凝縮器２３０の空気吸込口２３３に、ＣＯ２ブライン液が通流する配管２３６を設置し、該配管２３６を第２の再液化ライン２２に接続する。これにより、装置の設置面積を削減できるとともに、第１の再液化ライン２１と第２の再液化ライン２２とを同時に駆動する場合には、ファン２３２を共通化できるため動力コストを削減できる。
【００６２】
（冷却管構造の構成例）
図４は、アイスリンクの冷却管構造の第１構成例を示す図であり、（Ａ）は斜視図で、（Ｂ−１）は側断面図で、（Ｂ−２）は別の構成例を示す側断面図である。なお、図４（Ａ）において、冷却管１１Ａの形状、配置をわかりやすくするため、冷却管群１Ａの上面に設置される平板状熱伝導体１６は一部省略して図示している。
図４（Ａ）に示すように、アイスリンク１０の床部には冷却管群１Ａが敷設されている。冷却管群１Ａは、アイスリンク１０の長辺方向に沿って配置された複数の直線状冷却管（以下、直管と称する）１１Ａと、隣り合う直管１１Ａ同士を一側端部で連結する屈曲管１２とを有する。直管１１Ａは、所定間隔を隔ててそれぞれ平行に配列されている。
また、屈曲管１２とは異なる側の端部には、複数の直管１１Ａに接続されるＣＯ２送り配管（ヘッダ）１３と、ＣＯ２戻り配管（ヘッダ）１４とが配設されている。ＣＯ２送り配管１３は、上記したＣＯ２液送りライン３Ａに接続され、ＣＯ２戻り配管１４はＣＯ２液戻りライン３Ｂに接続されている。
そして、冷却管群１Ａを構成する複数の直管１１Ａは、少なくともその天部が平面状になるように配列されており、この冷却管群１Ａの上面に接触した状態で平板状熱伝導体１６が配置されている。
【００６３】
図４（Ｂ−１）に示すように、冷却管群１Ａの上面には、該冷却管群１Ａに接触した状態で平板状熱伝導体１６が配置されている。この平板状熱伝導体１６は、熱伝導率が高く且つ強度が高い材質で形成されており、例えば、銅、アルミ等の金属材料が用いられる。
また、平板状熱伝導体１６は、複数の孔部１６ａが形成されていることが好ましく、例えば、パンチングメタル、メッシュ状メタルが用いられる。これは、冷却管構造の施工に際して、冷却管群１Ａと平板状熱伝導体１６を設置後コンクリートを打設する場合に、平板状熱伝導体１６の上部よりコンクリートを流し込むことで孔部１６ａを通って冷却管群１Ａの隙間までコンクリートが行き渡り、施工を容易にするためであるとともに、コンクリートによる埋設時に孔部１６ａが空気抜きの役割を担う。
なお、平板状熱伝導体１６は、冷却管群１Ａの上面（天部）に接触した状態で配置されていればよく、特に熱伝導体１６と冷却管群１Ａとが固定されている必要はないが、施工時にこれらが離れてしまうことを防止するため、予め熱伝導体１６と冷却管群１Ａを一体に形成してもよいし、結束部材（図示略）でこれらを結束して固定してもよい。
【００６４】
このように、冷却管群１Ａから平板状熱伝導体１６にＣＯ２ブラインの冷熱が熱伝達され、熱伝導体を介してアイスリンク１０を冷却する構成としたため、冷却管１１Ａと冷却管１１Ａの間にも均一に冷熱を伝えることができるようになり、冷却管１１Ａの配列間隔を従来より広くすることが可能となる。例えば、冷却管の間隔が１００ｍｍ程度であった従来のアイスリンクに適用することで、冷却管の間隔を従来の２倍の２００ｍｍ程度まで拡げることが可能である。
さらに、平板状熱伝導体１６により平面状になだらかな温度分布として被冷却領域を略均一に冷却できるため、アイスリンク１０の氷層厚さを均一にすることができる。また、冷却管群１Ａ上面に平板状熱伝導体１６を配設したため、アイスリンク１０の床部を補強することが可能となる。特に、従来は床部の補強を目的として鉄筋等を敷設する場合があったが、本実施形態の平板状熱伝導体１６を配設することによりこの鉄筋等の補強構造を省略することもできる。
【００６５】
図４（Ｂ−２）は上記とは別の構成例を示す冷却管構造である。これは平板状熱伝導体１６の上面に、平板状熱伝導体１６の孔部１６ａより大なる隙間１７ａを有する押さえ板１７を配置し、結束部材１８により平板状熱伝導体１６を挟んで押さえ板１７と冷却管１１Ａとを結束した構成としている。
このように、押さえ板１７を設置することにより、平板状熱伝導体１６と冷却管１１Ａとの密着性が向上し、熱伝導効率を高く維持することができるとともに、これらを結束しているため平板状熱伝導体１６と冷却管１１Ａとを確実に固定できる。特に、コンクリートを打設する場合に、冷却管１１Ａが浮いて熱伝導性が損なわれることを防止できる。なお、孔部１６ａより大なる隙間１７ａは、孔部１６ａと同様に、コンクリート打設時にコンクリートを底部まで通過させるため、及びコンクリート打設後の空気抜きのために設けられているものである。
【００６６】
図５は、図４に示すアイスリンクの冷却管構造の変形例を示す斜視図である。
この冷却管構造では、複数の直管１１Ａの一側にはＣＯ２送り配管１３ａが接続され、これら複数の直管１１Ａの他側にはＣＯ２戻り配管１４ａが接続されている。また、他の複数の直管１１Ａの一側にはＣＯ２送り配管１３ｂが接続され、これら他の複数の直管１１Ａの他側にはＣＯ２戻り配管１４ｂが接続されている。ここで、ＣＯ２送り配管１３ａとＣＯ２戻り配管１４ｂ、および、ＣＯ２送り配管１３ｂとＣＯ２戻り配管１４ａはそれぞれ同じ側に配置されている。
そして、ＣＯ２循環回路３から送給されるＣＯ２ブラインは、ＣＯ２送り配管１３ａ、１３ｂから直管１１Ａに導入され、該直管１１Ａを通ってＣＯ２戻り配管１４ａ、１４ｂを介してＣＯ２循環回路３に戻されるようになっている。
なお、図５においても図４（Ｂ−１）、（Ｂ−２）と同様の構造を採用できることは勿論である。
【００６７】
図６は、アイスリンクの冷却管構造の第２構成例を示す斜視図である。
図６に示すように、アイスリンク１０の床部には冷却管群１Ｂが敷設されている。冷却管群１Ｂは、アイスリンク１０の長辺方向に沿って配置されており、複数の冷却管１１Ｂが所定間隔を隔ててそれぞれ平行に配列されて構成されている。
また、複数の冷却管１１Ｂの一側にはＣＯ２送り配管５１ａが接続され、これら複数の冷却管１１Ｂの他側にはＣＯ２戻り配管５２ａが接続されている。また、他の複数の冷却管１１Ｂの一側にはＣＯ２送り配管５１ｂが接続され、これら他の複数の冷却管１１Ｂの他側にはＣＯ２戻り配管５２ｂが接続されている。ここで、ＣＯ２送り配管５１ａとＣＯ２戻り配管５２ｂ、および、ＣＯ２送り配管５１ｂとＣＯ２戻り配管５２ａはそれぞれ同じ側に配置されている。
そして、ＣＯ２循環回路３から送給されるＣＯ２ブラインは、ＣＯ２送り配管５１ａ、５１ｂから冷却管１１Ｂに導入され、該冷却管１１Ｂを通ってＣＯ２戻り配管５２ａ、５２ｂを介してＣＯ２循環回路３に戻されるようになっている。
【００６８】
ここで、図７を用いて冷却管１１Ｂの構成を詳細に説明する。図７は、マイクロチャンネル構造を有する冷却管を示す断面図である。
冷却管１１Ｂは、上側管壁が平板状の扁平形状に形成され、ＣＯ２ブラインが通流する複数の微小冷媒流路が設けられたマイクロチャンネル構造を有している。この上側管壁により平板状熱伝導体が構成されている。冷却管１１Ｂの材料には熱伝導性の高い材料が用いられ、好適にはアルミニウム材が用いられる。冷却管１１Ｂは、例えば押し出し成形により作製され、さらに腐食防止用の表面処理を施していることが好ましい。
【００６９】
図７（Ａ）に示す冷却管１１Ｂ−１は、外形が扁平形状に形成され、内部に複数の微小冷媒流路１１１を有している。微小冷媒流路１１１は、断面が円形状に形成されている。この微小冷媒流路１１１は、冷却管１１Ｂ−１の内部に所定間隔で複数並列に設けられている。
図７（Ｂ）に示す冷却管１１Ｂ−２は、外形が扁平形状に形成され、内部に複数の微小冷媒流路１１２を有している。微小冷媒流路１１２は、断面が円形状に形成されている。この冷却管１１Ｂ−２は、上記した図７（Ａ）の冷却管１１Ｂ−１より小径の微小冷媒流路１１２がより多数設けられている。
図７（Ａ）の冷却管１１Ｂ−１および図７（Ｂ）の冷却管１１Ｂ−２においては、微小冷媒流路１１１、１１２の断面が円形状に形成されているため、耐圧性をより高くすることができる。
【００７０】
図７（Ｃ）に示す冷却管１１Ｂ−３は、外形が扁平形状に形成され、内部に複数の微小冷媒流路１１３を有している。微小冷媒流路１１３は、断面が略方形状に形成されている。微小冷媒流路１１３は、冷却管１１Ｂ−３の内部に所定間隔で複数並列に設けられている。図７（Ｃ）の冷却管１１Ｂ−３においては、微小冷媒流路１１３の断面が略方形状に形成されているため、伝熱面積を大きくすることができ、冷却効率をより高くすることができる。
【００７１】
本第２構成例によれば、平板状熱伝導体が冷却管１１Ｂの上側管壁で構成され、該冷却管１１Ｂが扁平形状に形成されたマイクロチャンネル構造を有していることにより、熱伝導体である冷却管１１ＢとＣＯ２ブラインとの伝熱面積が大きくなり、冷却効率を向上させることができる。
【００７２】
図８及び図９を用いて、上記した第２構成例の変形例を以下に示す。
図８は、図６に示すアイスリンクの冷却管構造の変形例を示す斜視図である。
この冷却管構造は、一側にＣＯ２送り配管５３とＣＯ２戻り配管５４とが設けられ、他側に中間ヘッダ５５が設けられている。ＣＯ２送り配管５３と中間ヘッダ５５との間には冷却管１１Ｂが接続されているとともに、中間ヘッダ５５とＣＯ２戻り配管５４との間には他の冷却管１１Ｂが接続されている。
ＣＯ２ブラインは、ＣＯ２送り配管５３から冷却管１１Ｂを通って中間ヘッダ５５に送給され、中間ヘッダ５５で折り返して他の冷却管１１Ｂを通ってＣＯ２戻り配管５４に戻るようになっている。
【００７３】
図９は、図６に示すアイスリンクの冷却管構造の他の変形例を示す斜視図である。なお、図９において、冷却管１１Ｂの形状、配置をわかりやすくするため、冷却管群１Ｂの上面に設置される平板状熱伝導体１６は一部省略して図示している。
この冷却管構造は、平板状熱伝導体として冷却管１１Ｂの上側管壁とは別に、平板状熱伝導体１６を有している。平板状熱伝導体１６は、冷却管１１Ｂとは別部材で構成されている。この平板状熱伝導体１６の具体的な構成は、図４及び図５に示した構成と同一である。このように、平板状熱伝導体として冷却管１１Ｂの上側管壁と、さらに平板状熱伝導体１６とを有していることにより、より一層冷却効率を向上させることが可能となる。
【００７４】
次いで、図１０乃至図１２を用いて、冷却管のヘッダ構造を説明する。
このヘッダ構造は、図４に示したＣＯ２送り配管１３、ＣＯ２戻り配管１４、図５に示したＣＯ２送り配管１３ａ、１３ｂ、ＣＯ２戻り配管１４ａ、１４ｂ、図６に示したＣＯ２送り配管５１ａ、５１ｂ、ＣＯ２戻り配管５２ａ、５２ｂ、図８に示したＣＯ２送り配管５３、ＣＯ２戻り配管５４に適用することができる。
【００７５】
図１０は、アイスリンクのヘッダ構造の第１構成例を示す図であり、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は側面図である。
第１構成例におけるヘッダ構造６０は、複数の冷却管１１Ｂが接続されるサブヘッダ６１、６５と、複数のサブヘッダ６１、６５が接続されるメインヘッダ８１、８２とを有している。冷却管１１Ｂは、サブヘッダ６１、６５とメインヘッダ８１、８２とを介してＣＯ２循環回路に接続されている。
【００７６】
具体的に、ヘッダ構造６０は、ＣＯ２循環回路から冷却管１１Ｂ側にＣＯ２ブラインを送る送り側メインヘッダ８１と、冷却管１１Ｂ側から戻ってきたＣＯ２ブラインをＣＯ２循環回路に戻す戻り側メインヘッダ８２と、送り側メインヘッダ８１と冷却管１１Ｂとを接続する送り側サブヘッダ６１と、冷却管１１Ｂと戻り側メインヘッダ８２とを接続する戻り側サブヘッダ６５とを有している。送り側メインヘッダ８１と戻り側メインヘッダ８２とは隣り合って平行に配置されている。送り側サブヘッダ６１と戻り側サブヘッダ６５とは隣り合って平行に配置されている。
【００７７】
送り側メインヘッダ８１には、管台６４を介してフレキシブル管６３が接続されており、フレキシブル管６３に送り側サブヘッダ６１が接続されている。送り側サブヘッダ６１には、所定間隔で複数のソケット６２が設けられている。このソケット６２に冷却管１１Ｂの上流側端部が取り付けられ、溶接により固定される。
同様に、戻り側サブヘッダ６５には、所定間隔で複数のソケット６６が設けられている。このソケット６６に冷却管１１Ｂの下流側端部が取り付けられ、溶接により固定される。戻り側サブヘッダ６５にはフレキシブル管６７が接続され、フレキシブル管６７は管台６８を介して戻り側メインヘッダ８２に接続されている。
【００７８】
なお、図に示すようにアイスリンクの構成は、一例として、下地コンクリート９５の上に防水層９４と断熱層９３とコンクリート層９２とが順に設けられ、コンクリート層９２の上に冷却管１１Ｂが配設される。冷却管１１Ｂの上方には氷盤９１が形成される。
【００７９】
図１１はアイスリンクのヘッダ構造の第２構成例を示す図であり、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）は平断面図である。図１２はアイスリンクのヘッダ構造の第２構成例を示す全体図である。
第２構成例におけるヘッダ構造７０は、複数の冷却管１１Ｂが接続されるサブヘッダ７１、７５と、複数のサブヘッダ７１、７５が接続されるメインヘッダ８１、８２とを有している。冷却管は１１Ｂ、サブヘッダ７１、７５とメインヘッダ８１、８２とを介してＣＯ２循環回路に接続されている。
【００８０】
具体的に、ヘッダ構造７０は、ＣＯ２循環回路から冷却管１１Ｂ側にＣＯ２ブラインを送る送り側メインヘッダ８１と、冷却管１１Ｂ側から戻ってきたＣＯ２ブラインをＣＯ２循環回路に戻す戻り側メインヘッダ８２と、送り側メインヘッダ８１と冷却管１１Ｂとを接続する送り側サブヘッダ７１と、冷却管１１Ｂと戻り側メインヘッダ８２とを接続する戻り側サブヘッダ７５とを有している。送り側メインヘッダ８１と戻り側メインヘッダ８２とは隣り合って平行に配置されている。送り側サブヘッダ７１と戻り側サブヘッダ７５とは隣り合って平行に配置されている。
【００８１】
送り側サブヘッダ７１には、所定間隔でソケット７２が設けられている。このソケット７２に冷却管１１Ｂが取り付けられ、溶接により固定される。また、サブヘッダ７１には、メインヘッダ８１と接続するための接続管７３が設けられている。接続管７３は、例えば、フレキシブル管や管台等により構成される。同様に、戻り側サブヘッダ７５には、ソケット７６、接続管７７が設けられている。
送り側メインヘッダ８１には、接続管７３を介して複数の送り側サブヘッダ７１が接続されている。同様に、戻り側メインヘッダ８２には、接続管７７を介して複数の送り側サブヘッダ７５が接続されている。
【００８２】
このように、上記したヘッダ構造においては、複数の冷却管１１Ｂを直接メインヘッダ８１、８２には接続せず、複数の冷却管１１Ｂを分割してサブヘッダ６１、６５又は７１、７５に接続することにより冷却管群をユニット化している。これにより冷却管１１Ｂに不具合が生じた場合に、全ての冷却管１１Ｂの使用を停止することなく一つの冷却管ユニットを停止するのみでよいため、冷凍設備の運転を続行することができる。またこのとき、不具合が生じた冷却管ユニットのみを交換すればよいため、メンテナンスや補修作業が容易となる。
【００８３】
また、一般に冷却管１１Ｂは溶接によりヘッダに接合されるため、メインヘッダ８１、８２に多数の冷却管１１Ｂを溶接すると溶接変形が積み重なりメインヘッダ８１、８２が曲がってしまう場合があるが、本構成によればメインヘッダ８１、８２よりも短いサブヘッダ６１、６５又は７１、７５に冷却管１１Ｂを溶接するため溶接変形を小さく抑えることができる。さらに、サブヘッダ６１、６５又は７１、７５に冷却管１１Ｂを接続する構成とすることにより、施工が容易となる。
【００８４】
図１３は、冷却管用ボビンを示す図であり、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は側面図である。冷却管用ボビン８５は、図６乃至図９に示すマイクロチューブ構造の冷却管１１Ｂを運搬する際に用いられる。この冷却管用ボビン８５は、円筒形状の巻胴部８６と、巻胴部８６の両側に設けられる鍔部８７とを有する。巻胴部８６の幅は、冷却管１１Ｂの長径に対応して設定されている。
上記した冷却管用ボビン８５において、一本の冷却管１１Ｂを巻胴部８６に巻き付けて運搬する。
また、巻胴部８６の幅を、サブヘッダ６１、６５に複数の冷却管１１Ｂを接続した冷却管ユニットの幅に対応して設定し、複数の冷却管１１Ｂをサブヘッダ６１、６５に接続した状態で巻胴部８６に巻き付けて運搬してもよい。
【００８５】
図１４は、本実施形態が適用されるアイスリンクの一例であるカーリング用アイスリンクを示す図であり、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）はＡ−Ａ矢視の断面図である。
カーリング用アイスリンク１０Ａには、スピードスケート、フィギアスケート及びアイスホッケーのような囲いが競技の行われるシート４１の周囲になく、ストーンが隣のシートに飛び出さないようにシート４１間にはデバイダ４２が設けられている。
本実施形態では、シート４１の氷盤４０の氷面温度が観客席からの影響を受けるのを防止するためにアイスリンク１０Ａの周囲に下部吹き出しの空気流による壁（エアカーテン）４８を形成させている。
【００８６】
具体的には、アイスリンク１０Ａの周囲に送気ダクト４７を配設し、該送気ダクト４７に空気を供給するブロワ４５と、該ブロワ４５から供給する空気を冷却する熱交換器４６とを設けている。送気ダクト４７の頂部には、空気流を噴出するためのスリット４７ａが設けられており、アイスリンク３０の周囲にエアカーテン４８を形成するようになっている。アイスリンク１０Ａ周囲の床部からある程度の高さまで形成されるエアカーテン４８は観客席からの視界を妨げることないので、競技者及び観客に支障なくカーリングの氷盤４０の温度を均一に維持することが可能となる。
【００８７】
（実施例１）
実施例１では、本実施形態に係る冷却設備を備えたスケート用アイスリンクにおいて熱解析を行い、冷却管構造が氷盤の状態に与える影響を検証する。なお、この解析では、熱流体解析ソフトSCRYU/Tetra for Windows Version8（（株）ソフトウェア  クレイドル製、Windowsは登録商標）を用いて、熱の解析を行った。
また、本解析においては、図４に示す第１構成例の冷却管構造を用いている。ここで、冷却管には銅管を用い、平板状熱伝導体にはアルミニウム材で作製したパンチングメタルを用いている。
図１５に解析モデルの概観図を示す。図中、左側に条件１の解析モデル、右側に条件３の解析モデルを示している。本解析対象は、幅１００ｍｍとし、奥行き方向は同じ形と仮定して、奥行き方向の厚みを無視した擬似２次元の解析を行った。解析結果には、図１５に示した断面図を示していく。
【００８８】
図１６に解析条件の表を示す。解析条件として、図１６の表に示すように、室温１５℃、地中温度１０℃、冷却管温度−１２℃と設定している。
図１７に各層での熱伝導率を示す。ここで、パンチングメタルに関しては、１００ｍｍピッチのパンチングメタルを冷却管の両サイドに孔がくるように設置する。そのため冷却管上部５０ｍｍには、孔がないためアルミニウムの熱伝導率を設定し、孔がある両サイド２５ｍｍずつには、孔の部分にコンクリートが入ることから、アルミニウムとコンクリートの熱伝導率に開口比率に応じた値を設定することとした。
【００８９】
なお、本解析では、最上部に水（氷）があるが、解析ソフトの制約上、水は上部に盛り上がらない、すなわち常に一定の水平高さを保った設定になっている。このため、時間が立つほど氷が出来る部分（０℃の部分）の高さがなだらかになってしまう。そこで、解析結果としては、定常状態での比較のほかに、解析モデルの最端部（氷の高さが一番低くなると予想される部分）で、水面から高さ３０ｍｍの位置において水温が−２℃になった時に、０℃位置が最端部と中央部でどの程度高さに差があるか比較する。
【００９０】
以下に解析結果を示す。
図１８は定常状態での解析結果である。図１８に示すように、どの解析結果においても水表面では０℃以上（凍らない）となっている。また、上記したように定常状態において氷の表面である０℃の温度帯は、ほぼ水平となっている。しかしながら、−９℃の温度帯を見ると、条件１ではかなりの凹凸となっているが、条件３になるにつれ、温度帯がなだらかになっている。以上のことから、条件１の方が、凹凸ができやすい結果となっている。
【００９１】
次いで、非定常状態において、解析モデルの最端部（氷の高さが一番低くなると予想される部分）で、水面から深さ３０ｍｍの位置（条件２と条件３は水とコンクリートが接触する面）において水温が−２℃になった時の解析結果を比較する。
図１９に０℃位置（氷が生成される位置）が最端部と中央部でどの程度の差（凹凸の高さ）があるか比較する。図２０にその時の解析結果を示す。
【００９２】
以上の結果より以下の事が明らかとなった。
条件１＞条件２＞条件３の順番で氷の凹凸が出来にくくなる。これは、冷却管上部にある部材の熱伝導率が高いほど、熱が均一に拡散されるためだと考えられる。特に、パンチングメタルを有する冷却管構造である条件３では、上方の水（氷）をほぼ均一に冷却できることがわかる。したがって、本第１構成例に示す冷却管構造を採用することにより、均一な氷盤を形成することが可能であることが明らかとなった。
なお、本実施形態における第２構成例の冷却管構造は、冷却管がマイクロチャンネル構造を有することにより第１構成例とほぼ同一の作用を有するため、やはり均一な氷盤を形成することが可能である。
【００９３】
（実施例２）
実施例２では、本実施形態に係る冷却設備を備えたカーリング用アイスリンクにおいて熱解析を行い、冷却管構造が氷盤の状態に与える影響を検証する。なお、この解析では、実施例１と同様に、熱流体解析ソフトSCRYU/Tetra for Windows Version8（（株）ソフトウェア  クレイドル製、Windowsは登録商標）を用いて、熱の解析を行った。
また、本解析においては、実施例１と同様に、図４に示す第１構成例の冷却管構造を用いている。ここで、冷却管には銅管を用い、平板状熱伝導体にはアルミニウム材で作製したパンチングメタルを用いている。
【００９４】
図２１に解析モデルの概観図を示す。図中、左側に条件１の解析モデル、右側に条件４及び条件５の拡大解析モデルを示している。なお、本第実施例２では、新たにパンチングメタルを敷設した解析を行った２条件を条件４、条件５と記載する。
条件４は、条件１の砂＋水の層にパンチングメタルを敷いた条件とし、条件５は、条件４に冷却管ピッチを１００ｍｍから２００ｍｍに変えた条件としている。本実施例２では、条件１、条件４の解析対象は、１００ｍｍピッチで冷却管が設置されているので、解析対象を幅１００ｍｍ、条件５の解析対象は幅２００ｍｍとした。それ以外の条件、奥行き方向は全く同じ形と仮定して、奥行き方向の厚みを無視した擬似２次元の解析を行った。
【００９５】
図２２に解析条件の表を示す。解析条件として、図２２の表に示すように、室温１５℃、地中温度１０℃、冷却管温度−１２℃と設定している。
図２３に各層での熱伝導率を示す。ここでパンチングメタルに関しては、１００ｍｍピッチのパンチングメタルを冷却管の両サイドに孔が来るように設置する。そのため冷却管上部５０ｍｍには、孔がないためアルミニウムの熱伝導率を設定し、穴がある両サイド２５ｍｍずつには、孔の部分にコンクリートが入ることから、アルミニウムとコンクリートの熱伝導率に開口比率に応じた値を設定することとした。
【００９６】
なお、本解析では、最上部に水（氷）があるが、解析ソフトの制約上、水は上部に盛り上がらない、すなわち常に一定の水平高さを保った設定になっている。このため、時間が立つほど氷が出来る部分（０℃の部分）の高さがなだらかになってしまう（氷が盛り上がることがなくなってしまう）。そこで、解析結果としては、定常状態での比較のほかに、上記の実施例１でも記載した氷の凹凸高さの比較とどのモデルが一番はやく冷却できるか検証するため、解析モデルの最端部（氷の高さが一番低くなると予想される部分。条件1と条件４は幅１００ｍｍの位置、条件５は幅２００ｍｍの位置）で、水面の水温が−４℃になった時の時間を計測した。
【００９７】
以下に解析結果を示す。
図２４乃至図２６に定常状態での解析結果を示す。図より、条件４の解析結果が一番低い温度となり、続いて条件１と条件５が同程度の冷却具合となっていることが確認できる。
【００９８】
次いで、非定常状態において、解析モデルの最端部（氷の高さが一番低くなると予想される部分）で、水面から深さ３０ｍｍの位置（残りの水深が１０ｍｍの位置）において水温が−２℃になった時の解析結果を比較する。
図２７に０℃位置（氷が生成される位置）が最端部と中央部でどの程度の差（凹凸の高さ）があるか比較した結果を示す。また、図２８に条件１の解析結果を示す。
図２７の表から、条件４＞条件５＞条件１の順番で氷の凹凸が出来にくいことが判明した。
【００９９】
さらに、非定常状態において、解析モデルの最端部（氷の高さが一番低くなると予想される部分）で、水面の水温が−４℃になった時の時間を比較する。図２９に解析モデル最端部の温度が−４℃となるまでの時間を示す。図２９の表より、早く冷却できる順に条件４＜
条件１＜条件５となることが確認できた。
【０１００】
以上の結果より以下の事が明らかとなった。
条件４＞条件５＞条件１の順番で氷の凹凸が出来にくくなることがわかる。また、条件４＞条件１＞条件５の順番ですばやく凍結していくことがわかる。
すなわち、条件４が一番優れており、これは、冷却管上部にある部材の熱伝導率が高いほど、熱が均一に素早く拡散されるためであり、パンチングメタルを敷いた場合、配管ピッチを２倍に広げても、パンチングメタルを敷かない条件（条件１）とほぼ同じ冷却速度を保てる。
なお、本実施形態における第２構成例の冷却管構造は、冷却管がマイクロチャンネル構造を有することにより第１構成例とほぼ同一の作用を有するため、やはりピッチを広げても冷却速度を高く保てる。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１Ａ、１Ｂ  冷却管群
２      冷凍装置
３      ＣＯ２循環回路
３Ａ    ＣＯ２送りライン
３Ｂ    ＣＯ２戻りライン
１０    アイスリンク
１１、１１Ａ、１１Ｂ  冷却管
１６    平板状熱伝導体
１７    押さえ板
１８    結束部材
２０    ＣＯ２受液器
２１    第１の再液化ライン
２１ａ  再液化分岐第１ライン
２１ｂ  再液化戻り第１ライン
２２    第２の再液化ライン
２２ａ  再液化分岐第２ライン
２２ｂ  再液化戻り第２ライン
２３    再液化送り主ライン
２４    三方弁
２５    コントローラ（制御手段）
２８    ＣＯ２再液化冷凍機
６０、７０  ヘッダ構造
６１、７１  送り側サブヘッダ
６５、７５  戻り側サブヘッダ
８１    送り側メインヘッダ
８２    戻り側メインヘッダ
２１１  カスケードコンデンサ
２２１  空冷式ＣＯ２再液化器
【図１】
2011129035.tif 000003
【図２】
2011129035.tif 000004
【図３】
2011129035.tif 000005
【図４】
2011129035.tif 000006
【図５】
2011129035.tif 000007
【図６】
2011129035.tif 000008
【図７】
2011129035.tif 000009
【図８】
2011129035.tif 000010
【図９】
2011129035.tif 000011
【図１０】
2011129035.tif 000012
【図１１】
2011129035.tif 000013
【図１２】
2011129035.tif 000014
【図１３】
2011129035.tif 000015
【図１４】
2011129035.tif 000016
【図１５】
2011129035.tif 000017
【図１６】
2011129035.tif 000018
【図１７】
2011129035.tif 000019
【図１９】
2011129035.tif 000020
【図２２】
2011129035.tif 000021
【図２３】
2011129035.tif 000022
【図２７】
2011129035.tif 000023
【図２９】
2011129035.tif 000024
【図１８】
2011129035.tif 000025
【図２０】
2011129035.tif 000026
【図２１】
2011129035.tif 000027
【図２４】
2011129035.tif 000028
【図２５】
2011129035.tif 000029
【図２６】
2011129035.tif 000030
【図２８】
2011129035.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月12日(2011.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイスリンクの底部に複数の冷却通路を有する冷却通路群が敷設され、該冷却通路群内にＣＯ２ブラインを通流させて前記アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却設備であって、
該冷却設備は、
前記アイスリンク底部に敷設され、隣接する冷却通路の直線部位が平行に形成された冷却通路群と、
アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍サイクルと、
前記ＣＯ２ブラインと前記アンモニア冷媒とを熱交換し、前記アンモニア冷媒により前記ＣＯ２ブラインを冷却して再液化するカスケードコンデンサとを有し、
前記アンモニア冷凍サイクルは、
前記アイスリンクの製氷用の主冷凍機と、
前記主冷凍機と並列に接続されるＣＯ２ブライン圧力上昇防止用の補助冷凍機とを有し、
アイスリンクの製氷時には主冷凍機を運転し、製氷時以外には補助冷凍機に切り替えて運転する切り替え手段をそなえたことを特徴とするアイスリンクの冷却設備。
【請求項２】
前記補助冷凍機が、外気を利用して前記ＣＯ２ブラインを冷却する空冷式ＣＯ２再液化器であることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項３】
前記アンモニア冷凍サイクルを含む第１の再液化ラインと、前記空冷式ＣＯ２再液化器を含む第２の再液化ラインとが前記ＣＯ２循環回路に並列に接続されており、
前記第１の再液化ラインと前記第２の再液化ラインとを選択的に切り替える三方弁を備えることを特徴とする請求項２に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項４】
前記アイスリンク底部に敷設され、隣接する冷却通路の直線部位が平行に形成された冷却通路群と、
少なくとも前記隣接する冷却通路間を横断する幅域を有する平面状熱伝導体と、
前記冷却通路群内を片道もしくは往復通流させるヘッダと、
前記ヘッダを介して、前記冷却通路と接続されるＣＯ２循環回路と
を有し、
該平面状熱伝導体は、対応する冷却通路上面に接触若しくは該冷却通路上壁と熱的に一体させて形成されることを特徴とする請求項１記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項５】
前記冷却通路は、その開口端が一又は複数のヘッダに接続された冷却管であり、
一方で前記平面状熱伝導体は前記冷却管とは別部材で構成され、
前記平面状熱伝導体は、前記冷却管の上面に接触した状態で配置されているとともに、隣接する前記冷却管間に複数の開口を有していることを特徴とする請求項４に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項６】
前記平面状熱伝導体は、複数の開口が散在配置されたパンチングメタル状平面状熱伝導体であって、該平面状熱伝導体を冷却管上面に押圧して、該平面状熱伝導体と冷却管上面とを押さえ板により拘束することで、前記平面状熱伝導体が冷却管に支持されることを特徴とする請求項４または５に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項７】
前記押さえ板は、平面状熱伝導体の開口上に、該開口の直径より大きな隙間を有し、前記平面状熱伝導体を該隙間に挟んで前記冷却管に結束し、前記平面状熱伝導体の上方から該平面状熱伝導体を前記冷却管に向けて押圧する押さえ板であることを特徴とする請求項６に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項８】
前記平面状熱伝導体が、扁平方向に沿って前記冷却通路群を形成する扁平状管壁における上側管壁で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項９】
前記冷却通路群は円形穴、方形穴もしくはスリット状穴が扁平方向に平行に穿設されている平面状熱伝導体であることを特徴とする請求項８に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項１０】
前記平面状熱伝導体は、前記上側管壁が平面状の扁平形状に形成され、前記ＣＯ２ブラインが通流する複数の冷却通路が扁平方向に沿って複数設けられたマイクロチャンネル構造を有していることを特徴とする請求項８に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項１１】
前記冷却通路群が敷設されたアイスリンク底部下方の床下地盤内に、ヒーティングパイプが敷設されていることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項１２】
複数の前記冷却管が接続されるサブヘッダと、複数の前記サブヘッダが接続されるメインヘッダとを有し、
前記冷却管は、前記サブヘッダと前記メインヘッダとを介して前ＣＯ２循環回路に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のアイスリンクの冷却設備。
【請求項１３】
前記アイスリンクの少なくとも外周に、上方に向けて冷却空気を噴出してエアカーテンを形成する送気ダクトを設けたことを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却設備。
【国際調査報告】
2011129035.tif 000032
2011129035.tif 000033
2011129035.tif 000034
2011129035.tif 000035